CN102881150A - 红外遥控信号学习模组及遥控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线信号的应用领域，尤其是红外遥控信号领域，具体是一种红外遥控信号学习模组及其实现方法。本发明的红外遥控信号学习模组，包括红外接收器、微控制器、外存储器和红外发射器，红外接收器、外存储器和红外发射器电连接于微控制器的端口，微控制器设有控制程序，控制程序通过计算出载波的基本参数，以及所有加载于载波的数据串的所有编码信号波形的参数，从而获知红外遥控信号的真实发射波形，并控制红外发射器进行还原发射。本发明还提出一种遥控装置，该遥控装置至少包括装置外壳、设置于装置外壳上的按键面板和设置于装置外壳内的如上述的红外遥控信号学习模组。本发明用于红外遥控装置中。

Description

红外遥控信号学习模组及遥控装置

技术领域

本发明涉及无线信号的应用领域，尤其是红外遥控信号领域，具体是一种红外遥控信号学习模组及其实现方法。

背景技术

无线信号控制应用目前在工业控制、家电领域上应用广泛，红外遥控就是其中短距离控制的一种最普遍应用方式。红外遥控如再配合3G、射频、ZIGBEE等技术亦可实现较低成本的便携式遥控、远距离遥控、有遮挡遥控。由于不同厂商的不同设备有自己的配套的红外遥控装置，这种控制方式对于使用者是十分不愿意见到的。人们一般希望通过统一的红外遥控装置即能实现对于多种电器进行红外遥控，既使用方便，亦便于同其它无线技术相结合。具有红外遥控信号学习模组的红外遥控装置就是基于此需求而产生的，通过红外遥控信号学习模组可以复制学习不同红外遥控编码方式后并发射。

参阅图1所示，现有的红外遥控信号学习设备在接收过程，红外遥控接收部分会对红外遥控信号进行解调（需要信号解调部分的硬件电路支持），然后送往MCU或CPU；而后在发射过程，利用振荡器对脉宽进行调制。

从学习原理上来讲，现有的红外遥控信号学习模组主要分为两类：一类是通过搜罗现有的红外遥控编码格式，通过软件算法对红外遥控接收部分接收并且解调后的高低电平信号进行解码，得到该信号的一串逻辑值以及信号的红外编码格式，该类本文称之为现有的解码类红外遥控信号学习设备。另一类是通过依次计量红外遥控接收部分接收并且解调后的高低电平信号的时间宽度，得出一串波形特征数据，用以表征原红外遥控信号，该类本文称之为现有的非解码类红外遥控信号学习设备。

现有的红外遥控信号学习设备具有以上特点，因此不可避免地存在以下缺陷：

1、载波频率：目前民用、商用红外遥控信号的载波频率一般在20kHz-60kHz，而现有的红外遥控信号学习模组要么只能支持很窄的载波频率范围，要么使用多路不同载波频率的红外遥控接收放大器来实现对20kHz-60kHz的覆盖，要么使用光敏管配合后续滤波、放大电路，因此在功能上、成本上或是可靠性方面需要改进；

2、编码格式：随着家电的普及，电器种类、电器生产厂家越来越多。不同电器、不同厂家所使用的红外编码格式种类繁多，稀奇古怪，没有统一的标准。因此现有的解码类红外遥控信号学习设备对于未知编码的识别学习能力显得不足；

3、失真性：红外遥控接收放大器对红外遥控信号进行解调，不同的红外发射强度、不同的数据编码格式、不同的接收距离均会对其产生影响，脉宽、周期会有一定的波动（一般允许误差±20%）。因此现有的非解码类红外遥控信号学习设备所学习到的信号会有一定的误差，在需要遥控时该学习到的有一定误差的信号调制到载波频率后经过红外二级管发射，被终端电器的红外遥控接收放大器接收，又会因解调而产生一次误差，误差累计在一起可能会发生逻辑错误。

发明内容

  因此，本发明提出一种红外遥控信号学习模组及遥控装置，该红外遥控信号学习模组及遥控装置可以解决上述技术缺陷。本发明的目的在于降低红外遥控信号学习模组及遥控装置的成本，提高其对于不同载波频率，未知编码格式的学习能力，提高学习红外遥控信号的准确性。

本发明采用如下技术方案：

一种红外遥控信号学习模组，包括红外接收器、微控制器、外存储器和红外发射器，红外接收器、外存储器和红外发射器电连接于微控制器的端口，微控制器设有控制程序；红外接收器接收到红外遥控信号时不对接收到的红外遥控信号解调，红外接收器输出到微控制器端口的信号是仍含有载波的电信号，红外接收器接收红外遥控信号输出仍含有载波的电信号到微控制器时，控制程序计算该电信号的载波的基本参数和加载于载波的数据串的所有编码信号波形的参数，红外发射器发射红外遥控信号时，控制程序根据载波的基本参数和加载于载波的数据串的所有编码信号波形的参数而还原红外遥控信号，由微控制器控制进行发射。

控制程序具体执行如下操作：

A，初始化；

B，检测红外接收器是否接收到红外信号，或者检测微控制器是否收到发射红外信号的指令，如果检测到红外接收器接收到红外信号，则进入学习红外信号子程序，如果检测到微控制器收到发射红外信号的指令，则进入发射红外信号子程序，如果都没有，则一直轮流检测；

C,学习红外信号子程序，包括如下步骤：

C1，根据检测红外接收器收到红外信号为低电平、高电平的变化，从而计算出载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、以及计算出数据串的每个编码低电平所含有的载波数N，并存储载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2，以及移位存储每个编码低电平所含有的载波数N；

C2，根据检测红外接收器接收红外信号后输出低电平、高电平的变化，计算出数据串的每个编码周期内所含有的载波数M，并移位存储每个编码周期内所含有的载波数M；

C3，数据串结束后，增加起始和结束标志，并将存储的载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、数据串的所有编码低电平所含有的载波数N、数据串的所有编码周期内所含有的载波数M发送至外存储器；

D,发射红外信号子程序，包括如下步骤：

D1，读取串口信号获取要发射的数据串；

D2，根据载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2而构成载波子程序，以及根据数据串的所有编码低电平所含有的载波数N、数据串的所有编码周期内所含有的载波数M顺序而还原红外遥控信号波形,并由红外发射器发射；

D3，结束。

一种遥控装置，至少包括装置外壳、设置于装置外壳上的按键面板和设置于装置外壳内的如上述的红外遥控信号学习模组。

本发明的红外遥控信号学习模组及遥控装置在红外接收器件的接收过程，接收器件仅将红外光信号转化为电信号然后进行放大、滤波、整形处理，而并不会对电信号进行解调，并直接对红外载波信号进行学习，以每个编码脉宽、编码周期所含的载波个数来衡量它们的时间宽度，从而达到减小数据量、减少遥控延迟时间的效果。另外载波的调制以单片机程序中断配合延时实现，降低单片机、外围线路的成本。同时，红外遥控信号学习模组的学习和发射过程通过软件来回查询的方式来控制，一但进入其中一个分支，另一个分支会被暂时屏蔽，不会相互串扰，无需任何硬件上的设置，提高便利性和可靠性。

附图说明

图1是现有的红外遥控信号学习模组的学习功能实现过程示意图；

图2是本发明的红外遥控信号学习模组的学习功能实现过程示意图；

图3是本发明的红外遥控信号学习模组的模块图；

图4是红外接收器的模块图；

图5是红外发射器的模块图；

图6是红外接收器接收红外信号后输出到微控制器端口的电信号的波形图；

图7是本发明的红外遥控信号学习模组的控制程序流程图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参阅图2所示，本发明的红外遥控信号学习模组是由接收器件仅将红外光信号转化为电信号然后进行放大、滤波、整形处理，而并不会对电信号进行解调，并直接对红外载波信号进行学习，以脉宽、周期所含的载波个数来衡量它们的时间宽度。

参阅图3所示，本发明的红外遥控信号学习模组，包括红外接收器2、微控制器1、外存储器4和红外发射器3，红外接收器2、外存储器4和红外发射器3电连接于微控制器1的端口，微控制器1内设有控制程序。同时，外设5也连接于微控制器1的通讯端口，用于输入发射红外信号的指令等。外设5可以是电脑等上位机。

具体的，参阅图4和图5所示，所述的红外接收器2由红外光电二极管201、信号放大电路单元202、滤波电路单元203、整形电路单元204、反相电路单元205顺次连接构成。所述的红外发射器3由信号放大电路单元301、红外发射头302顺次连接构成。

上述微控制器1设有控制程序，执行如下操作：

A，初始化；具体是：初始化编码周期所含有的载波数M、编码低电平所含有的载波数N、载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、时间变量T，清零；

B，检测红外接收器是否接收到红外信号，或者检测微控制器是否收到发射红外信号的指令，如果检测到红外接收器接收到红外信号，则进入学习红外信号子程序，如果检测到微控制器收到发射红外信号的指令，则进入发射红外信号子程序，如果都没有，则一直轮流检测；由于上述实施例中的红外接收器2和一些红外接收器一样通过反相电路单元203进行波形反相，故检测红外接收器是否接收到红外信号具体是通过查询到红外接收器接收的红外信号是否为低电平进行的，如果不进行反相，则是检测高电平有效；检测到微控制器是否收到发射红外信号的指令是通过查询微控制器的RXD端口接收到电平信号是否为低电平进行的，检测低电平有效的道理同上，是本领域一般做法；

C,学习红外信号子程序，包括如下步骤：

C1，根据检测红外接收器接收红外信号后输出为低电平、高电平的变化，从而计算出载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、以及计算出数据串的每个编码低电平所含有的载波数N，并存储载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2，以及移位存储每个编码低电平所含有的载波数N；

C2，根据检测红外接收器接收红外信号后输出为低电平、高电平的变化，从而计算出数据串的每个编码周期内所含有的载波数M，并移位存储每个编码周期内所含有的载波数M；

C3，数据串结束后，增加起始和结束标志，并将存储的载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、数据串的所有编码低电平所含有的载波数N、数据串的所有编码周期内所含有的载波数M发送至外存储器；

D,发射红外信号子程序，包括如下步骤：

D1，读取串口信号获取要发射的数据串；

D2，根据载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2而构成载波子程序，以及根据数据串的所有编码低电平所含有的载波数N、数据串的所有编码周期内所含有的载波数M顺序而还原红外遥控信号波形,并由红外发射器发射；

D3，结束。

这样，微控制器1通过检测红外接收器2接收红外信号后输出为低电平、高电平的变化就可以实时获取接收的红外遥控信号的真实载波波形（并非解调出的数据串的编码信号波形，而是仍含有载波的电信号），并可以计算出并存储载波的基本参数（即载波的时间特征，具体是程序中的载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2的变量），以及计算出并移位存储所有加载于载波的数据串的所有编码信号波形的参数（即，含有的载波数来依次衡量的红外遥控信号的时间特征，具体是程序中的编码低电平所含有的载波数N、编码周期所含有的载波数M的变量），从而获知红外遥控信号的真实发射波形。并通过获取已存储的载波的基本参数（即程序中的变量：载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2）和数据串的所有编码信号波形的参数（程序中的变量：编码低电平所含有的载波数N、编码周期所含有的载波数M）而直接还原红外遥控信号波形。

参阅图6和图7所示，学习红外信号子程序具体的一种软件实现步骤可以是如下：

C001，设定第一计时器T0的中断时间t1后开始计时，第二计时器T1开始计时。由于通常的红外遥控信号载波频率一般在20Hz-60KHz，即一个载波波形周期是不大于50微秒的（16-50微秒）。因此优选的，第一计时器T0的中断时间t1可以设置为60微秒。这样可以保证第一计时器T0的计时在一个载波波形内不会产生中断，当没有载波时(即一个编码低电平结束后)又可以很快产生中断；

C002，查询到红外接收器接收红外信号后的输出是高电平，累加第一计时器T0的计时值减去初始值的结果至时间变量T，又待查询到红外接收器接收红外信号后的输出是低电平，编码低电平所含有的载波数N+1，并初始化设定第一计时器T0以重新计时。这样，由于每次查询到红外接收器接收红外信号后的输出是低电平，第一定计时器T0就会被初始化重新计时，第一计时器T0的计时在一个载波波形内必然不会产生中断。同时每当一个载波周期，编码低电平所含有的载波数N这个变量也会+1，来计算有多少个载波。而第二计时器T1一直在计时；

当第一计时器T0计时达到设定的中断时间t1后产生中断时，表明加载于载波上的数据串的一个编码低电平部分结束；

C003，根据上述的时间变量T/（除以）编码低电平所含有的载波数N即可计算出载波低电平宽度L1，并根据第二计时器T1的计时时间t/（除以）编码低电平所含有的载波数N即可计算出载波周期宽度L2，并存储载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2至微控制器的数据存储区，以及存储数据串当前的编码低电平所含有的载波数N至微控制器的数据存储区并移位，重新清零编码低电平所含有的载波数N。这样就可以通过数据串头码的载波波形检测而获得载波的基本参数（程序中的变量：载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2），以及存储数据串头码的编码低电平所含有的载波数N，存储在微控制器的数据存储区的编码低电平载波数纪录区的第1个数据单元n1，同时完成纪录后数据存储区的编码低电平载波数纪录区自动移位到第2个数据单元n2，进行下面接下来数据串的下一编码低电平所含有的载波数N的存储，依次类推直至完成所有编码纪录。由于载波的基本参数已经在数据串的头码获取了，而对于同一串红外遥控信号，其载波的基本参数是不变的，因此在接下来的数据串编码中就无需再次获取了；

当再查询到红外接收器接收红外信号后的输出是低电平时，则表明上一个数据串的编码周期彻底结束，同时下一个编码周期即将开始；

C004，根据第二计时器T1的计时时间t/（除以）载波周期宽度L2即可而计算出数据串当前的编码周期内所含有的载波数M，存储数据串当前的编码周期内所含有的载波数M至微控制器的数据存储区并移位，初始化设定第二计时器T1以重新计时；周期内所含载波数M的移位寄存方式同编码低电平所含有的载波数N编码低电平所含有的载波数N的移位寄存方式，类似的存储于数据存储区的编码周期所含有的载波数纪录区的数据单元m1、m2、m3、……。同时，当一个数据串的编码周期彻底结束时，第二定计时器T1也被初始化以重新计时；

C005，查询到红外接收器接收红外信号后的输出是低电平，编码低电平所含有的载波数N+1，又待查询到红外接收器接收红外信号后的输出是高电平，初始化设定计时器T0以重新计时；

当第一计时器T0计时达到设定的中断时间t1后产生中断时，

C006，存储数据串当前的编码低电平所含有的载波数N至微控制器的数据存储区并移位，重新清零编码低电平所含有的载波数N;

返回步骤C004中。

经过上述的步骤C004、步骤C005，步骤C006，再返回步骤C004的多次循环操作中，不断存储数据串的一个个编码低电平所含有的载波数N和编码周期所含有的载波数M。

直到因一直没有查询到载波低电平，第一计时器T0计时达到设定的中断时间t1后产生而连续地发生中断，且连续中断的次数达到设定次数N时，优选的N可以取值为150，则表明红外遥控信号的数据串全部编码已经结束了。则进行最后一步操作：

C007，数据串结束，增加起始和结束标志，并将微控制器的数据存储区内存储的载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、数据串所有的编码低电平所含有的载波数N、数据串所有的编码周期内所含有的载波数M发送至所述的外存储器进行存储。

参阅图6所示，发射红外信号子程序具体的一种软件实现步骤可以是如下：

D001，读取串口信号，获取要发射的数据串并存储在微控制器的数据存储区；

D002，校验数据串起始标志；校验数据串起始标志是常见的一种做法；

D003，根据载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2来设定延时和中断，并构成载波子程序。通过载波的基本参数（程序中的变量：载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2）而还原出载波波形；

D004，根据数据串所有的编码低电平所含有的载波数N、数据串所有的编码周期内所含有的载波数M顺序还原红外遥控信号波形,并由微控制器控制红外发射器进行发射。通过表明数据串编码的基本参数（程序中的变量：数据串所有的编码低电平所含有的载波数N、数据串所有的编码周期内所含有的载波数M）而还原出数据串的所有编码，并利用上述步骤D003的载波波形子程序一起，由微控制器控制红外发射器进行发射；

D005，发现数据串结束标志，结束。

因此，本发明的红外遥控信号学习模组对于发射信号的调制是以微控制器的单片机程序中断配合延时来实现的，相比现有技术的发射模块是利用振荡器对脉宽进行调制而言，更贴近真实波形，且只需要十分简单的外围硬件电路支持即可。

本发明还提出一种遥控装置，该遥控装置至少包括装置外壳、设置于装置外壳上的按键面板和设置于装置外壳内的如上述的红外遥控信号学习模组。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种红外遥控信号学习模组，包括红外接收器、微控制器、外存储器和红外发射器，红外接收器、外存储器和红外发射器电连接于微控制器的端口，微控制器设有控制程序；红外接收器接收到红外遥控信号时不对接收到的红外遥控信号解调，红外接收器输出到微控制器端口的信号是仍含有载波的电信号，红外接收器接收红外遥控信号输出仍含有载波的电信号到微控制器时，控制程序计算该电信号的载波的基本参数和加载于载波的数据串的所有编码信号波形的参数，红外发射器发射红外遥控信号时，控制程序根据载波的基本参数和加载于载波的数据串的所有编码信号波形的参数而还原红外遥控信号，由微控制器控制进行发射。

2.根据权利要求1所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：所述的红外接收器由红外光电二极管、信号放大电路单元、滤波电路单元、整形电路单元、反相电路单元顺次连接构成。

3.根据权利要求1所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：所述的红外发射器由信号放大电路单元、红外发射头顺次连接构成。

4.根据权利要求1所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：控制程序具体执行如下操作：

A，初始化；

B，检测红外接收器是否接收到红外信号，或者检测微控制器是否收到发射红外信号的指令，如果检测到红外接收器接收到红外信号，则进入学习红外信号子程序，如果检测到微控制器收到发射红外信号的指令，则进入发射红外信号子程序，如果都没有，则一直轮流检测；

C,学习红外信号子程序，包括如下步骤：

C1，根据检测红外接收器接收红外信号后输出为低电平、高电平的变化，从而计算出载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、以及计算出数据串的每个编码低电平所含有的载波数N，并存储载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2，以及移位存储每个编码低电平所含有的载波数N；

C2，根据检测红外接收器接收红外信号后输出为低电平、高电平的变化，计算出数据串的每个编码周期内所含有的载波数M，并移位存储每个编码周期内所含有的载波数M；

C3，数据串结束后，增加起始和结束标志，并将存储的载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、数据串的所有编码低电平所含有的载波数N、数据串的所有编码周期内所含有的载波数M发送至外存储器；

D,发射红外信号子程序，包括如下步骤：

D1，读取串口信号获取要发射的数据串；

D2，根据载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2而构成载波子程序，以及根据数据串的所有编码低电平所含有的载波数N、数据串的所有编码周期内所含有的载波数M顺序而还原红外遥控信号波形,并由红外发射器发射；

D3，结束。

5.根据权利要求4所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：所述的步骤A具体是：初始化周期内所含载波数M、编码低电平所含有的载波数N、载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、时间变量T，清零。

6.根据权利要求4所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：所述的步骤B中检测红外接收器是否接收到红外信号是通过查询到红外接收器接收的红外信号是否为低电平进行的，检测到微控制器是否收到发射红外信号的指令是通过查询微控制器的RXD端口接收到电平信号是否为低电平进行的。

7.根据权利要求4所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：所述的步骤C具体是：

C001，设定第一计时器T0的中断时间t1后开始计时，第二计时器T1开始计时；

C002，查询到红外接收器接收红外信号后的输出是高电平，累加第一计时器T0的计时值减去初始值的结果至时间变量T，又待查询到红外接收器接收红外信号后的输出是低电平，编码低电平所含有的载波数N+1，并初始化设定计时器T0以重新计时；

当第一计时器T0计时达到设定的中断时间t1后产生中断时，

C003，根据上述的时间变量T除以编码编码低电平所含有的载波数N而计算出载波低电平宽度L1，并根据第二计时器T1的计时时间t除以编码低电平所含有的载波数N而计算出载波周期宽度L2，并存储载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2至微控制器的数据存储区，以及存储数据串当前的编码低电平所含有的载波数N至微控制器的数据存储区并移位，重新清零编码低电平所含有的载波数N；

当再查询到红外接收器接收红外信号后输出是低电平时，

C004，根据第二计时器T1的计时时间t除以载波周期宽度L2而计算出数据串当前的编码周期内所含有的载波数M，存储数据串当前的编码周期内所含有的载波数M至微控制器的数据存储区并移位，初始化设定第二计时器T1以重新计时；

C005，查询到红外接收器接收红外信号后的输出是低电平，编码低电平所含有的载波数N+1，又待查询到红外接收器接收红外信号后的输出是高电平，初始化设定第一计时器T0以重新计时；

当第一计时器T0计时达到设定的中断时间t1后产生中断时，

C006，存储数据串当前的编码低电平所含有的载波数N至微控制器的数据存储区并移位，重新清零编码低电平所含有的载波数N;

返回步骤C004中，

直到第一计时器T0计时达到设定的中断时间t1后产生中断次数达到设定次数N时，

C007，数据串结束，增加起始和结束标志，并将微控制器的数据存储区内存储的载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2、数据串所有的编码低电平所含有的载波数N、数据串所有的编码周期内所含有的载波数M发送至所述的外存储器进行存储。

8.根据权利要求4所述的红外遥控信号学习模组，其特征在于：所述的步骤D具体是：

D001，读取串口信号，获取要发射的数据串并存储在微控制器的数据存储区；

D002，校验数据串起始标志；

D003，根据载波低电平宽度L1、载波周期宽度L2来设定延时和中断，并构成载波子程序；

D004，根据数据串所有的编码低电平所含有的载波数N、数据串所有的编码周期内所含有的载波数M顺序还原红外遥控信号波形,并由微控制器控制红外发射器进行发射；

D005，发现数据串结束标志，结束。

9.一种遥控装置，至少包括装置外壳、设置于装置外壳上的按键面板和设置于装置外壳内的如上述权利要求1-8任一的红外遥控信号学习模组。

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